TWI461306B - 隨機雷射處理之薄膜滾子 - Google Patents

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Description

隨機雷射處理之薄膜滾子
本發明關於薄膜滾子、製備薄膜滾子之製程及其用途。
在平板印刷機中，採用滾子將來自墨匣的墨加以轉移。一般而言，第一滾子，稱為墨槽滾子(ink duct roller)，自墨槽(ink duct)汲取墨並轉移至薄膜滾子，其中墨槽滾子與薄膜滾子(film roller)間的距離確保只有所供應墨之特殊部分會被進一步轉移。
墨槽滾子與薄膜滾子之間及薄膜滾子與後續的轉移滾子(transfer roller)之間，必須將印墨(printing ink)分隔。墨經常在分隔位置被污染。由於墨未被自薄膜滾子完全移除，滾子成為負荷過多的墨，其會以不受控制的方式掉落。為了確保墨轉移及減少掉落，已在先前技術中採用結構化表面(structured surfaces)，例如，具有鑽石輪廓(diamond profile)及螺旋溝槽輪廓(spiral groove profile)之薄膜滾子；參閱DE 101 03 842。
對應的薄膜滾子之結構化表面實質地作為控制滾子間所轉移的墨量。測試此種輪廓之各種節距(pitch)對墨噴霧(misting)或濺散(spraying)問題的影響，未達成任何具體進展。此外，較高的輪廓密度會造成不均勻的墨轉移或某些條紋之問題，其係歸因於表面結構。
此外，已確定與薄膜滾子接觸之彈性體滾子的磨損增加，及清潔結構化滾子之實質問題。
EP 0 594 016 B1描述在凹刻印刷(intaglio printing)中具有隨機圖案之液體進給滾子。
本發明之目的係提供克服上述先前技術缺點之元件及製程。
藉由具有凸出及凹處表面之平板印刷用薄膜滾子而達成此目的，其中將該等凸出及凹處共同地形成為不規則隨機圖案。
根據本發明，薄膜滾子具有不規則隨機圖案(於表面形成凸出及凹處)。此種圖案亦稱為隨機圖案(stochastic pattern)。例如，製造該等隨機圖案係藉由利用加工步驟從滾子表面上之特定材料移除小面積，及以隨機方式改變工具之加工方向；因此，方向的變化係隨機決定，例如藉由電腦控制。根據本發明，相對於表面之原始水平，形成凹處及(藉由移開材料)凸出(自原始表面聳立)兩者。由圖式可見，凹處於表面上形成渠道。形成像迷宮(maze-like)的結構。如圖式中，亦將凸出形成為連續區域。
尤其是，根據本發明之薄膜滾子不具有規則圖案。例如，不僅以直徑或深度來界定結構，而且附帶地結構的圖案會在表面上隨機地改變其方向的路徑。
US 4,763,041描述藉由脈衝雷射將圓筒狀孔導入薄膜滾子。對照於本發明，雖然此造成不規則的孔，但是不會於滾子表面上造成不規則隨機圖案。此外，僅形成孔，以至對照於本發明並未產生凸出。
FR 2,449,484描述於表面部分區域具有裂縫(crevice)或裂口(cleft)之滾子，其中表面由金屬組成，且高達30%的表面可被裂縫覆蓋。如此，FR 2,449,484未描述凸出及凹處，因為經研磨區域不具有任何相對於滾子表面之凸出。
EP 0 662 394描述疊置複數個規則圖案。雖然其描述施加於圖案之工具可能具有不規則形狀，但即使當使用此工具時，在表面仍具有規則的圖案。
根據本發明之薄膜滾子具有峰谷高度RZ (依DIN EN ISO 4287測量)為200~1000μm之範圍內，較佳為400~700μm。薄膜滾子的表面可由各種材料構成，其中特別適合的為如聚醯胺或聚胺基甲酸酯(polyurethane)之聚合物、銅、陶瓷或坑紋鉻(brushed chromium)。
填入量(filling volume)亦特別地適合用於描述表面結構。因此，予以檢查地形影像(topographical image)，其中將地形影像之中水平指定為海拔值0。依此方式，能計算出被視為衡量表面結構的填入量。接著將此填入量表示為單位表面積之量(自由量(free volume))且以下指定為V1 。自由量V1 較佳為0.005~0.5 mm3 /mm2 ，更佳為0.01~0.15 mm3 /mm2 。
亦可將填入量計算成表面完全填入(complete filling of the surface)，即，最深與最高輪廓值之間。以下將此指定為V2 。較佳量為0.02~1.5 mm3 /mm2 ，更佳為0.06~1.0 mm3 /mm2 。
藉由草圖，第5圖及第6圖顯示填入量V1 與V2 之間的差異。所算出的量分別以灰色面積表示。
一般而言，溝槽寬度的算術平均數為約0.1至高達1 mm。溝槽深度之算術平均數為0.1~0.5 mm之範圍內。一般而言，網狀物(webs)的寬度為0.3~8 mm之範圍內，較佳為0.5~3 mm。較佳為以寬度與深度的算術平均數之比例為3：1~1：2的方式來使寬度與深度相互配合。
在較佳具體實施例中，凸出及凹處形成不規則隨機圖案，其在薄膜滾子之周圍區域具有較小的自由量。此是合理的，尤其是當在印刷機中發生所謂的「窄通道(narrow lanes)」時，亦即不會佔據滾子的全部寬度之通道。此造成墨不會脫落之周圍區域之轉移墨被掉落、乾燥等問題。
因此，較佳為在薄膜滾子之周圍區域具有較低的自由量，例如，比滾子之中間區域低20%，較佳為比滾子之中間低10%。因此當窄通道發生時，在周圍區域較少的墨被轉移。若將此種滾子用於全通道(full lane)，能藉由打開墨鍵(opening the ink key)且亦不同地藉由在這些周圍區域供應所增加的墨而補償此較低的自由量。
本發明進一步關於墨單元(ink unit)，其包括根據本發明之薄膜滾子。墨單元大多包括高量的滾子以控制墨的施加量及品質。
因此，除了墨槽滾子、根據本發明之薄膜滾子及形成滾子(forme roller)，根據本發明之墨單元亦進一步包括先前技術中熟知的滾子。
本發明進一步關於一種製備根據本發明之薄膜滾子之製程，包括利用雷射處理表面的步驟以產生凸出及凹處之不規則隨機圖案。
本發明進一步關於一種在平板印刷中輸送印墨(printing ink)之製程，包括下列步驟：將印墨自墨槽(ink duct)輸送至墨槽滾子上；將印墨自該墨槽滾子輸送至薄膜滾子上，該薄膜滾子具有形成為不規則隨機圖案之凸出及凹處之表面；驚人地，根據本發明之薄膜滾子及根據本發明之製程以已改進的效率而成功進行墨的運送(ink transport)。此指較少墨殘留在薄膜滾子上，最後由於較少墨必須被輸送而造成較少濺污(spattering)。
此外，驚人地，根據本發明之薄膜滾子係容易被清潔。
此外，使用根據本發明之薄膜滾子，隨機圖案具有較少發生磨損(attrition)的效果。
在一特佳的具體實施例中，當該不規則隨機圖案被形成時，請注意在相對於滾子轉軸0~45度的範圍內不會殘留具有長度為3 mm以上之凸出的區域。依此方式，防止與滾子運轉方向橫切的網狀物(webs)被形成於更大面積上。
藉由下列範例進一步說明本發明。
範例1
藉由CO2 工業雷射(德國，Starnberg，Baasel公司製之VWA1200)以400W照射具有聚醯胺表面塗佈及直徑約55 mm之滾子。如此，將滾子予以轉動而雷射隨機地通過整遍表面。測量如此獲得表面之地形。第1a及1b圖顯示對應的圖式。接著，測量峰谷高度。藉由DIN EN ISO 4287測量RZ 為415μm。
接著，測量地形影像(topographical image)之剖面線的對應輪廓。計算從凹處到零線(zero line，最深凹處與最高凸出之間的中間)的量作為填入量。以50.69 mm2 之表面積為基礎計，自由量為2.192 mm3 。此對應於0.043 mm3 /mm2 之自由量V1 及0.182 mm3 /mm2 之V2 。
範例2
接著，如範例1將滾子再以400W予以處理。然而利用電腦調變(computer modulation)將輪廓予以延伸75%，使得山谷(valley)及山脊(ridge)變得更寬廣。
第2a及2b圖顯示如此獲得輪廓之對應圖式。再測量滾子。依據DIN EN ISO 4287之峰谷高度RZ 為496μm。接著，如範例1所述再製備及測量地形影像。於50.69 mm2 之表面積上發現2.617 mm3 之量。此對應0.052 mm3 /mm2 之自由量V1 及0.264 mm3 /mm2 之自由量V2 。
範例3
利用600W功率處理如範例1之滾子以使凹處變得更深。
第3a及3b圖顯示對應的地形影像。使用此影像，再測量峰谷高度，得到依據DIN EN ISO 4287之RZ 為613μm。接著，測量地形影像作為填入量。此被顯示於第4a及4b圖。於50.69 mm2 之表面積上發現3.511 mm3 之量。此對應0.069 mm3 /mm2 之自由量及0.292 mm3 /mm2 之自由量V2 。
與未經雷射處理的表面相比，當使用本發明滾子時發現：改善薄膜滾子凹處之排淨(evacuation)、較少墨濺污、與後續之覆蓋彈性體滾子的磨損較少、改善清潔性能及轉移的墨薄膜之均勻性較高，因而增加印刷品質，尤其是用於敏感性對象物。
第1a及1b圖顯示測量依據本發明範例1所獲得地形的對應圖式。
第2a及2b圖顯示測量依據本發明範例2所獲得地形的對應圖式。
第3a及3b圖顯示測量依據本發明範例3所獲得地形的對應圖式。
第4a及4b圖係測量依據本發明範例3所獲得地形的地形影像作為填入量之圖式。
第5圖及第6圖顯示V1 與V2 之間的差異。

Claims (9)

  1. 一種具有包括結構化圖案的表面之用於平板印刷之薄膜滾子，該結構化圖案係藉由以下方式製得：從該滾子的原始表面移開材料而形成方向隨機的多個凸出(projection)及多個凹處(recess)的表面圖案，該些凸出具有在該原始表面水平之上的不規則高度，該些凹處具有在該原始表面水平之下的不規則深度，其中該些凸出及凹處共同在該薄膜滾子表面形成多個方向隨機的渠道的不規則迷宮。
  2. 如申請專利範圍第1項之薄膜滾子，其中該些凸出及凹處的峰谷高度RZ 為200~1000μm。
  3. 如申請專利範圍第1項之薄膜滾子，其中該薄膜滾子表面由聚醯胺、聚胺基甲酸酯(polyurethane)、銅、陶瓷或坑紋鉻(brushed chromium)所組成。
  4. 如申請專利範圍第1項之薄膜滾子，其中該些凸出及凹處的自由量(free volume)V1 為0.005~0.5mm3 /mm2 。
  5. 如申請專利範圍第1項之薄膜滾子，其中該些凸出及凹處具有自由量V1 ，其中該滾子之周圍區域的該自由量V1 比該滾子之中間區域低20%。
  6. 一種墨單元(ink unit)，其包括墨槽滾子(ink duct roller)、形成滾子(forme roller)及如申請專利範圍第1項之薄膜滾子。
  7. 一種製備如申請專利範圍第1項之薄膜滾子之製程，包 括利用雷射處理該滾子的原始表面的步驟以產生凸出及凹處之尺寸隨機的表面圖案。
  8. 一種在平板印刷中輸送印墨(printing ink)之製程，包括下列步驟：將印墨自墨槽(ink duct)輸送至墨槽滾子上；將印墨自該墨槽滾子輸送至如申請專利範圍第1項之薄膜滾子上。
  9. 一種具有地形隨機表面結構(topographically stochastic surface structure)之用於平板印刷之薄膜滾子，該地形隨機表面結構係藉由以下方式製得：從該滾子的原始表面移開材料而形成方向隨機的多個凸出及多個凹處，該些凸出具有在原始表面水平之上的不規則高度，該些凹處具有在該原始表面水平之下的不規則深度，其中該些凸出連同該些凹處形成多個表面渠道的迷宮。
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